发动机点火提前角测试研究进展

摘要

由于发动机点火提前角控制技术迅速发展，对检测点火提前角的准确性和稳定性具有较高的要求。国内的提前角测试技术由初始点火正时灯的人工判断，发展到利用虚拟仪器和采集卡等去测试提前角，逐渐实现数字化。目前，在点火提前角的测量上仍存在一些问题。针对这些问题，未来可利用现代计算机网络技术实现测试智能化和自动化，能有效提高测试的准确性和效率。

【关键词】点火提前角 测试 研究进展

点火提前角对于汽油发动机来说是至关重要的控制参数。点火提前角设置的合理性及控制精度直接影响着发动机的动力性、经济性及排放性等指标。因此，发动机无论是出厂时，或者经过修理后，其点火提前角都需要测试、调整和校准。现代提前角控制器朝着多目标优化、自动化和智能化迅猛发展的同时，需对其进行精度要求较高的测试，以便检验控制方案及控制算法的合理性，有利于提高控制过程的精度。

1 国外研究现状

点火参数测量方面，近二十年以来国际上取得了较大的进步。Eric L. Petersen等提出利用从测量侧壁之间的压力和差异来确定点火延迟时间，为测量点火提前角提供了理论基础。在国外，日本、奥地利和瑞典等国家的一些公司所生产的汽油机点火参数测试系统在全世界占据着重要的地位，它们的测试系统测量具有精度高、性能好的特点，但由于价格较为昂贵，未能得到广泛应用。另外，还有由MC68HC05单片机组成的SWEDEN机，用以测试点火电压峰值火花持续时间及初级电容放电能量，这种点火参数测试仪体积小、成本相对较低低，但测试精度低、功能不够完善且SWEDEN机属进口产品，若在国内使用价格仍然较高。

2 国内研究现状

判定点火正时灯的方法较早地运用于测量点火提前角，即由点火脉冲触发后闪光，通过判断上止点标记与发动机壳体上的标记之间的角度，亦即频闪法。传统方式是通过人工经验判定，此种方法存在着精度低、可靠性低、不能长期使用以及每次只能读取单个缸的点火信号等缺点。

在实现测试自动化和提高测量精度上，泽红提出应用霍尔器件、单稳电路及计算机测控技术等组成点火提前角自动测试系统，该测试系统能根椐不同点火系统的要求，控制测试台运行在指定转速下，自动测试其点火提前角，以表格和曲线两种方式给出测试数据，并自动分析后给出结论。

在检测系统的灵活性方面，吴伟斌等人提出在保证精度的前提下利用虚拟仪器技术，构建新型的点火提前角测试系统，由虚拟仪器软件LabVIEW设计系统界面，能直接观察测试结果，此系统能测量独立点火及有分电器的发动机点火提前角和转速。

为提高测试效率，杨铁皂提出利用MP424采集卡对摩托车汽油机的曲轴信号、凸轮信号和喷油信号的高速采集、实时传输及相应的快速数字信号处理，能够方便、快捷地对某一具体信号进行处理和分析，最终得出点火提前角，此方法取得了良好、准确的测试效果。

3 问题与展望

笔者对近年国内外有关点火提前角测量技术的发展进行一定的归纳。从最初的准确性低的人工方式，发展到使用霍尔器件，以及使用虚拟仪器软件LabVIEW设计系统进行测试，再有利用MP424采集卡对汽油机的曲轴信号、凸轮信号和喷油信号等数字信号的收集进行测试，点火提前角的测试技术逐渐实现数字化和自动化。作为对发动机动力性能的重要影响因素，需要把提高测试点火提前角的准确性和效率作为目标去逐步完善，我国未来对点火提前角测试器的研究可以从以下几个方面展开：

（1）可以建立基于计算机网络高性能标准化测量与自动化测试系统以提高准确性。在此基础上，尝试进一步实现控制-测试一体化和智能化，在控制点火提前角的变化的同时，对角度的情况进行反馈，控制器针对反馈情况进行自检，实现机身最优化，在提高自身工作性能的同时增加安全性；

（2）在对信号的收集方向上可以寻找比MP424采集卡更合适的材料和设备，提高测试的准确性；

（3）点火提前角测试设备在开发上暂时还十分昂贵，需要开发更加经济实用的设备，减少公司对额外设备的投入，降低测试仪器的价格，这样对于仪器普及率的提高具有推动作用。

（通讯作者：吴伟斌）

参考文献

[1]Eric L.Petersen， Interpreting Endwall and Sidewall Measurements in Shock-Tube Ignition Studies[J].Combustion Science and Technology，2009，Vol.181 （9）.

[2]陈娜娜.汽车点火系统检测[J].轻工科技，2014，（2）：108-109.

[3]泽红，梁森，张仁杰.发动机点火提前角自动测试系统[J].光学精密工程，2001，9（6）：588-592.

[4]吴伟斌，洪添胜，李震等.基于虚拟仪器技术的点火正时灯测试系统[J].农业机械学报，2006，37（12）：50-53.

[5]杨铁皂，王新阳，王昌盛等.摩托车电控汽油机喷油提前角测试[J].河南科技大学学报（自然科学版），2015，36（5）：58-59.

作者单位

华南农业大学工程学院 广东省广州市 510642

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